Mutações
SÍNDROMES DE PREDISPOSIÇÃO AO
CÂNCER E MECANISMOS DE REPARO DO
DNA
Profa. Dra. Ana Elizabete Silva
SOBREVIVÊNCIA E REPRODUÇÃO
ESTABILIDADE
GENÉTICA
REPLICAÇÃO PRECISA DO DNA
REPARO DO DNA
Falhas
Aberrações cromossômicas: mudança no genoma
Mutações no DNA: doenças genéticas (câncer)
MUTAÇÃO: qualquer mudança na
sequência de nucleotídeos ou arranjo do
DNA
Células somáticas:
Mutação somática
Células germinativas:
Mutação herdável
CLASSIFICAÇÃO DAS MUTAÇÕES
•Mutações genômicas: numéricas (aneuploidias)
•Mutações cromossômicas: estruturais
•Mutações gênicas: mutação de ponto
-Mutação de sentido trocado (missense)
-Mutação sem sentido (nonsense)
-Mutação de processamento de RNA:destroem sítios
consenso de corte; cap, poliadenilação, criam sítios
crípticos: códons finalizadores e mudança de matriz de
leitura (frameshift)
-Mutações reguladoras: afetam a ligação de fator de
transcrição e controle transcricional
BASE MOLECULAR DAS MUTAÇÕES
GÊNICAS
Mutações espontâneas
naturais
Mutações induzidas
Agente
mutagênico
MUTAÇÃO ESPONTÂNEA



ausência de um tratamento com mutágeno: fonte de
variação genética
Frequência baixa: uma célula em 105 a 108
Mecanismos:
 erros na replicação do DNA
 lesões espontâneas: desaminação, depurinação e danos
oxidativos (radicais superóxido-O2; peróxido de hidrogênioH2O2; radicais hidroxila-OH)
C→U transição GC →AT
 elementos
genéticos de transposição
Perda de base púrica A e G
LESÕES ESPONTÂNEAS: ERROS DE REPLICAÇÃO DO DNA
•PERDA DE BASES:
Depurinação: 5.000 bases púricas (A e G)/dia/célula
Desaminação: 100 bases C >U/dia/célula
•REPLICAÇÃO: DNA pol: 1 base errada na cadeia filha/10
milhões pb
•REVISÃO DE PROVA “PROOFREADING”: corrige 99,9%
dos erros de replicação
•TAXA DE MUTAÇÃO (erros de replicação): muito baixa 10-10
por pb/divisão
•GENOMA DIPLÓIDE HUMANO: ~ 6x109 pb do DNA →
menos 1 mutação de pb/divisão
PREVENÇÃO DE ERROS
Alguns sistemas enzimáticos neutralizam
compostos potencialmente danosos, antes
que reajam com o DNA
 Exemplos:
desintoxicação de radicais
superóxido produzidos durante os danos
oxidativos
 a- Enzima superóxido dismutase  catalisa
a conversão dos radicais superóxido 
peróxido de hidrogênio
 b- Enzima catalase  converte peróxido de
hidrogênio em água

MUTAÇÕES INDUZIDAS
Agentes químicos:
Agentes físicos:
•Análogos de bases:
5-BrdU
•Radiação UV
•Alcilantes: EMS
•Radiação ionizante:
raios X, gama
•Intercalantes:
acridina orange
Agentes biológicos:
•Vírus mutação insercional
TERMINOLOGIA
Agentes genotóxicos: atuam sobre o genoma
 Mutagênicos: causam mutações de ponto
 Clastogênicos: causam alterações na estrutura
cromossômica
 Carcinogênicos: aumentam o risco de
aparecimento de tumores
 Turbagênicos (aneugênicos): atuam nos
processos envolvidos no fuso celular
(aneuploidias)
 Citotóxicos: morte celular

MUTAGENICIDADE:
PRODUTOS NATURAIS




“Se bem não fizer, mal não faz?”
Virtualmente, todas as substâncias químicas podem
causar efeitos adversos à saúde  quantidade
absorvida e metabolismo
Portaria do Ministério da Saúde/2000: todos os
fitoterápicos devem ser estudados quanto ao seu
potencial mutagênico
Resultados positivos:
Aloe vera (babosa)
Schinus terebintifolius (aroeira)
Ocotea dukei (louro-de-cheiro)
AGENTES MUTAGÊNICOS:
ALIMENTOS NATURAIS

Compostos sintetizados pelos vegetais:
-alcalóides: morfina, papaverina e narcotina:
extraídas do ópio da papoula
-cafeína e teofilina: chás e café
-folhas e raízes de confrey: hepatocarcinoma
-aji-no-moto: glutamato de monossódico (cana-deaçúcar)
-própolis: contém quercetina (flavonóide)
ALIMENTOS PROCESSADOS

Frituras de alimentos e torrefação:formam HAP

Rancificação de óleos (aquecimento sucessivo):
formam HAP

Armazenamento de grãos: contaminação por fungos
-aflatoxina: Aspergillus flavus
(amendoim)
Quebra a ligação entre a
base e o açúcar  sítio
apurínico
-furocumarinas: contidas em cogumelos

Conservantes: nitratos e nitritos
PREDISPOSIÇÃO GENÉTICA
AO CÂNCER
SÍNDROMES DO CÂNCER
HEREDITÁRIO:
•Herança de um gene mutante
(supressor de tumor)
•Mutação do 2o. alelo nas células
somáticas
•Padrão autossômico dominante
•Manifestação do câncer na
infância, tumores múltiplos e
bilaterais
CÂNCERES FAMILIAIS:
•Ocorrem mais frequentemente em
algumas familias, sem um padrão de
herança bem definido
•Dois ou mais parentes próximos afetados
•Herança multifatorial??? Alelos múltiplos
 contribuindo com pequeno aumento no
risco do tumor
•Instalação precoce do câncer, tumores
múltiplos e bilaterais
SÍNDROMES DO REPARO DEFEITUOSO DO DNA:
•Instabilidade do DNA  defeitos no reparo do DNA Síndromes de instabilidade
cromossômica
•Padrão autossômico dominante
REPARO DO DNA
Reparar danos no DNA surgidos
espontaneamente ou induzidos por mutágenos
• Reparo de pareamento errôneo
• Reparo direto
• Reparo de excisão de bases
•Reparo de excisão de nucleotídeos
• Reparo de quebras de fita dupla no DNA
LESÕES RETARDAM PROGRESSÃO
DO CICLO CELULAR
Reparo do DNA
Bloqueio do
Danos DNA
ciclo celular
(Checkpoint)
Proteína ATM
Apoptose
Identifica
lesão no DNA
Sinal p/ p53 → Ativar
Genes Reparo DNA
REPARO DE PAREAMENTO ERRÔNEO
MISMATCH REPAIR - MMR
• reparo pós-replicação: bases incorporadas erroneamente no
DNA durante a replicação (DNA pol: 1 base errada na
cadeia filha/10 milhões pb)
REVISÃO DE PROVA “PROOFREADING”: corrige 99,9% dos
erros de replicação
• eliminação de bases mal pareadas e alças de
deleção/inserção
• atua na cadeia recém-sintetizada
•genes MSH, MLH e PMS → as proteínas
formam complexos (heterodímeros)
Deslizamentos da DNA polimerase:
regiões de microssatélite
Mutações
em genes MMR segregam
com a síndrome de predisposição ao
câncer colorretal não polipose (HNPCC)
 maioria dos pacientes são
heterozigotos para mutações recessivas
na linhagem germinativa em genes MMR
(MLH, MSH, PMS)
células tumorais sofrem perda do alelo
normal e exibem instabilidade de
microssatélites números variáveis de
repetições de microssatélites nas células
tumorais
Câncer de cólon não-poliposo familial:
-manifestação <45 anos
-pelo menos 3 parentes afetados
-mutações em MLH1 e MSH2 são mais
comuns
REPARO DE PAREAMENTO ERRÔNEO
5’
Base errada
3’
Cadeia filha
G
A
Cadeia
parental
MSH3
MSH6
G
MSH2
MLH2
PMS2
A
G
A
DNA pol /
A
T
A
Reconhecimento do
dano e corte na cadeia
filha
Excisão de fragmento
de 100 a 1000pb
contendo a base
incorreta
DNA ligase
Síntese de DNA e ligação
da fita reparada
Fita reparada
REPARO DIRETO
• reversão ativa da lesão → sem retirar a base
danificada
• O6-metilguanina → transição G:C para A:T
(produzida endogenamente ou mutagênicos
químicos)
•Enzima MGMT (metil guanina metiltransferase)
→ remove o grupo metil
• alto custo energético → uma molécula da
enzima é inativada para cada lesão corrigida
Reparadas pela O6-metilguanina
O6-metil guanina
O6-etil guanina
E.coli e mamíferos
A proteína é inativada:
não é classificada como
uma enzima
DNA metiltransferases
(MGMT)
Transfere grupo alquil
(metila) para uma cisteína
da proteína
REPARO DIRETO
Agente
alquilante
O6-Metilguanina
CH3
G
G
C
C
Reparo Direto
Reconhecimento da
base alterada e
transferência do grupo
metil para resíduo de
cisteína da MGMT
DNA restaurado e
enzima inativa
MGMT
CH3
G
C
G
C
CH3
MGMT
REPAROS DE EXCISÃO
ETAPAS COMUNS
etapa 1 = incisão (endonuclease) e
excisão (exonuclease)
etapa 2 = ressíntese do DNA (DNA
polimerases β, δ, ε)
etapa 3 = ligação das extremidades
(DNA ligases)
REPARO POR EXCISÃO DE BASES BER
• reparo de danos causados por agentes endógenos (hidrólises,
oxigênio reativo)  que modificam a estrutura das bases
• reparo de danos induzidos por radiação ionizante e agentes
alcilantes
• realizado pelas DNA glicosilases: cada DNA glicosilase (~8 genes
diferentes) reconhece uma base alterada no DNA e catalisa sua
remoção por hidrólise
-quebram ligações base-açúcar
- liberam as bases gerando sítios apurínicos ou apirimidínicos
(sítios AP)
- sítio reparado por endonucleases específica
REPARO POR EXCISÃO DE BASES BER
•Etapas:
• remoção da base danificada (DNA glicosilase)  sítio AP
• incisão do sítio AP na porção 5’ (endonuclease)
• excisão do terminal 5’ e remoção (exonuclease)  gerando
lacuna de 1 nucleotídeo (via curta) ou 2-13 nucleotídeos (via longa)
• síntese DNA (DNA polimerase)
• ligação da cadeia (DNA ligase)
REPARO POR EXCISÃO DE BASES BER
Quebra de
cadeia simples
Base danificada
*
DNA
glicosilase
APE1
DNA pol
XRCC1
XRCC1
Reconhecimento
e formação do
sítio AP
Reconhecimento
e incisão 5’ do
sítio AP
Excisão da
porção açúcar-P
e síntese de DNA
DNA
Ligação da
ligase III
cadeia
Short-patch 1 nucleotídeo
XRCC1
PARP
Reconhecimen
to da quebra
PNK
DNA pol
PCNA
DNA ligase I
Incisão 5’
FEN1
Síntese DNA
e excisão
Ligação
da cadeia
Long-patch 2-13 nucleotídeos
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS NER
• remoção de adutos no DNA  distorção da
dupla hélice
• dímeros de pirimidina, HAP, cisplatina
• fatores ambientais
• principal mecanismo de reparo
• deficiência: doenças genéticas
•realizado pelo complexo multienzimático XPAXPG
• remove 24-32 nucleotídeos
Xeroderma Pigmentoso
-Mutações em XPA-XPG
-  1000 a 4000X o risco de câncer de pele 
exposição solar ou irradiação UV
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS NER

Etapas:

Reconhecimento da lesão no DNA (complexo XPA-XPC)
 ligam-se ao DNA danificado
abertura da dupla hélice  atividade de helicase 
XPB e XPD
Dupla incisão na cadeia danificada: 3’ (XPG) e 5’ (XPF)
Excisão  remoção do segmento de DNA
Síntese de DNA  DNA polimerase
Ligação da cadeia  DNA ligase





Reparo por excisão
de nucleotídeos (NER)
Reconhecimento dano
(XPA-XPC)→ interação
com TFIIH →atividade
de helicase
XPG: endonuclease
que corta a fita em
3’
ERCC1-XPF:
endonuclease que
corta a fita em 5’
Fragmento 26-27
nucleotídeos
DNA pol, PCNA, RPA
e RFC: síntese da
fita nova
Ligase
REPARO DE QUEBRAS NO DNA FITA DUPLA
• DSB (quebra fita dupla): lesão espontânea induzida
por radicais de O2 livres, replicação do DNA e
agentes genotóxicos como a radiação ionizante
• causa de aberrações cromossômicas
• Reparo homólogo (RH)  pareamento com o
cromossomo homólogo intacto
• Reparo de ligação das extremidades nãohomologa (NHEJ)  religação direta das extremidades
quebradas
REPARO DE QUEBRAS NO DNA FITA DUPLA
•Reparo homólogo (RH)  Etapas
•Reconhecimento da quebra e pareamento do
cromossomo homólogo intacto com o cromossomo
que apresenta a quebra dupla
•Degradação das extremidades danificadas
•Deslocamento da cromátide-irmã intacta para o sítio a
ser reparado
•A cromátide-irmã serve como molde para síntese de
DNA  restaura a sequência original
•Ligação das extremidades
Cromátides
irmãs
REPARO HOMÓLOGO
Reparo DNA
com fidelidade
Radiação ionizante
Quebra de
cadeia dupla
Rad50
MRE11
NBS1
DNA
ligase
DNA pol
Síntese de DNA e
ligação das cadeias
Degradação 5’-3’
Rad52
BRCA2
Invasão da
cadeia
BRCA1
Rad54
Rad51
LIGAÇÃO DAS EXTREMIDADES NÃO-HOMÓLOGAS
Agente danificante
DNA fita dupla
Quebra de cadeia dupla
DNA PKc1
KU80
KU70
KU80
KU70
DNA ligase IV
XRCC4
Processamento
das extremidades
Ligação das
extremidades
DNA reparado com
baixa fidelidade
http://www.sbbq.org.br/revista/mtdidaticos/Env.pdf
Xeroderma Pigmentoso
Síndrome de Cockaine
Tricotiodistrofia
Anemia de Fanconi
Ataxia telangiectasia
SÍNDROMES DE
INSTABILIDADE
CROMOSSÔMICA
Síndrome de Bloom
defeitos nos mecanismos de reparo e replicação do DNA
 freqüência  aberrações cromossômicas
 incidência  câncer
XERODERMA PIGMENTOSO (XP)
 AR
 Clínica
manifestações cutâneas (1,5 anos)
anomalias oculares (4 anos)
anomalias neurológicas (6 meses)
Xeroderma (pele seca)
Incidência:1/250.000 (USA); 1/40.000 (Japão)
Células
XP:
sensíveis
a
radiação
UV
indivíduos incapazes reparar dímeros TT: risco ↑ câncer
de pele (2000x)
XP: defeito no reparo de excisão de nucleotídeos (NER)
grupos de complementação: XPA-XPG
diferenças clínicas
defeitos enzimáticos
incapacidade de excisar danos induzidos pela luz UV
e mutagênicos químicos
 diagnóstico
exposição a luz solar
 tratamento
proteção da pele da luz solar
chapéus
óculos que absorvem luz UV
bloqueadores solares
roupas protetoras
acompanhamento periódico por
dermatologista
ANEMIA DE FANCONI (FA)
AR
Clínica
anemia
alterações da pigmentação da pele (64%)
baixa estatura (62%)
malformações do rádio (50%)
anomalias oculares (41%), renais (34%),
microcefalia (37%), deficiência mental
(25%)
90%
anemia aplástica
descrita 1927
Guido Fanconi
 incidência: 1/22.000 a 1/476.000 indivíduos
 8 grupos de complementação: FA-A, FA-B, FA-C, FA-D1, FA-D2,
FA-E, FA-F e FA-G
heterogeneidade genética
 células FA: sensíveis à agentes químicos que causam
ligações cruzadas entre as fitas de DNA:
-mitomicina C (MMC), diepoxibutano (DEB), mostarda
nitrogenada (NM), cisplatina , ...
freqüência  de neoplasias: leucemias e tumores hepáticos
 quebras cromossômicas espontâneas, figuras tri, quadri e
multiradiais,
figuras radiais
endorreduplicação
SÍNDROME DE BLOOM (SB)
AR
Clínica
 peso ao nascimento
retardo de crescimento pré e pós-natal
(145 cm H; 130 cm M)
telangiectasias e fotossensibilidade (borboleta)
cabeça alongada, microcefalia, inteligência
normal
imunodeficiência: infecções (respiratórias e
gastrointestinais)
Incidência: 1/58.000 judeus
asquenazim
 figuras quadrirradiais
mutações no gene BLM
15q26.1
DNA helicase ( RecQ)
papel na replicação e reparo do DNA
por recombinação homóloga
Risco maior de câncer: carcinomas,
leucemias e linfomas
ATAXIA TELANGIECTASIA (AT)
SÍNDROME DE LOUIS-BAR
AR
Clínica
-ataxia cerebelar (12-14 meses)
disfunção neuromotora
-telangiectasia olhos e pele (3 e 5 anos)
retardo de crescimento (70%)
incidência neoplasias (linfoma e
leucemia linfóide) e imunodeficiências
incidência: 1/40.000
risco  câncer de mama
heterozigotos AT
células AT
sensíveis a radiação ionizante e agentes
radiomiméticos (N-acetoxi-N-2-acetil-2-aminofluoreno - 4-NQO)
 linfócitos AT
rearranjos espontâneos dos cromossomos 7 e 14
 4 grupos de complementação: A, C, D e E
gene ATM (11q22-23)
mutações gene ATM
proteína quinase  reconhece a lesão no
DNA
ATM fosforila p53
apoptose
parada no ciclo celular em G1 ou
mutações no gene ATM
síntese de DNA
abolem mecanismo de reparo préacúmulo de células com DNA lesado 
risco de transformação celular
PERSPECTIVAS
Polimorfismos em genes
de reparo:
Variantes alélicas
Capacidade reduzida
reparo
de
Risco de câncer induzido
por agentes ambientais
Interação gene x ambiente
Populações de risco